DE19700846C1 - Elektrische Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, bei der ein Druckkörper gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 bei Betätigen eine elektrisch Verbindung auf einer Leiterplatte herstellt.

Eine bekannte Schaltvorrichtung (EP 0 600 943 B1) weist einen Druckkörper auf, der zumindest an einer Stirnfläche elek­ trisch leitend ausgebildet ist. Zum Schalten wird der Druck­ körper auf elektrische Anschlußflächen einer Leiterplatte niedergedrückt. Dabei wird durch den Druckkörper eine elek­ trische Verbindung zwischen den Anschlußflächen hergestellt. Der Druckkörper ist dabei weichelastisch ausgebildet, damit die Anschlußflächen auf der Leiterplatte nicht beschädigt oder abgenutzt werden. Bei einer solchen Schaltvorrichtung können die Anschlußflächen dennoch abgenutzt werden, wodurch das Schaltverhalten verschlechtert wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Schaltvorrich­ tung zu schaffen, die auf Dauer möglichst wenig abgenutzt wird.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Dabei sind Anschlußflächen aus einem elastischen Material auf einer Leiterplatte aufgebracht. Da­ durch kann eine Drucktaste, die mit ihrer Stirnfläche beim Niederdrücken eine elektrische Verbindung zwischen den An­ schlußflächen herstellt, sowohl aus einem harten, metalli­ schen Material als auch aus einem elastischen Material herge­ stellt werden. Die Schaltvorrichtung ist beständiger gegen Abrieb beim Schalten. Außerdem verbessert sich das Schaltver­ halten, da auch Lagetoleranzen des Druckkörpers besser ausge­ glichen werden.

Falls die Drucktaste der Schaltvorrichtung aus einem harten Material hergestellt ist, so kann die Drucktaste leichter an einem Gehäuse befestigt werden oder beim Herstellungsvorgang des Gehäuses leichter in dieses eingefügt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen beschrieben. So kann die Drucktaste zur einfa­ chen Herstellung eine elektrisch leitende Metallschicht an der Stirnfläche aufweisen. Die Drucktaste kann auch vollmas­ siv aus einem nur wenig elastischem Material, wie beispiels­ weise Metall, hergestellt sein. Die Anschlußflächen auf der Leiterplatte können im Siebdruckverfahren einfach auf die Leiterplatte aufgebracht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Schalt­ vorrichtung und

Fig. 2 einen Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbei­ spiel einer Schaltvorrichtung.

Eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung weist eine Leiter­ platte 1 (Fig. 1) auf, auf der zumindest zwei Leiterbahnen als elektrisch leitende Anschlußflächen 2 aufgebracht sind. Die Anschlußflächen 2 sind mit einer auf der Leiterplatte 1 angeordneten, in den Figuren nicht dargestellten elektroni­ schen Schaltung verbunden.

Sobald die zwei Anschlußflächen 2 elektrisch miteinander ver­ bunden werden, so entspricht dies einem geschlossenen Schal­ ter. Wenn die elektrische Verbindung wieder unterbrochen wird, so entspricht dies einem offenen Schalter.

Als Schaltelement dient hier ein Druckkörper oder eine Druck­ taste 3, die zumindest an ihrer Stirnfläche 4 elektrisch lei­ tend ausgebildet ist. Falls ein Benutzer die Drucktaste 3 niederdrückt (siehe Pfeile in den Fig. 1 und 2), so liegt die Stirnfläche 4 zumindest auf jeweils einem Teil jeder An­ schlußfläche 2 auf. Infolgedessen wird eine elektrische Ver­ bindung zwischen den beiden Anschlußflächen 2 hergestellt, welches dem Schließen eines Schalters entspricht. Folglich wird ein Schaltsignal erzeugt, das in der Schaltung ausgewer­ tet wird. Die Schaltung erzeugt dann gegebenenfalls ein Steu­ ersignal.

Die Drucktaste 3 ist in einem Gehäuse 5 angeordnet, das die Leiterplatte 1 umschließt. Die Leiterplatte 1 ist über eine Halterung 6 an dem Gehäuse 5 befestigt. Folglich bleibt die Leiterplatte 1 gegenüber dem Gehäuse 5 weitgehend starr in seiner Lage, selbst wenn mit der Drucktaste 3 auf die Leiter­ platte 1 gedrückt wird.

Damit die Drucktaste 3 einfach niedergedrückt werden kann, ist das Gehäuse 5 zumindest im Bereich der Drucktaste 3 wei­ chelastisch ausgebildet. Das restliche Gehäuse 5 kann harte­ lastisch ausgebildet oder aus Metall hergestellt sein.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Drucktaste 3 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, in das elektrisch leitende Metallpartikel 7 eingebracht sind. Dadurch wird die Drucktaste 3 elektrisch leitend. Überdies wird die Drucktaste 3 durch die Metallpartikel 7 versteift, wodurch eine sichere Schaltfunktion gewährleistet wird.

Damit die Anschlußflächen 2 auf der Leiterplatte 1 nicht durch das ständige Niederdrücken der Drucktaste 3 abgenutzt werden, sind die Anschlußflächen 2 aus einem weichelastischen Material mit gummielastischen, federnden Eigenschaften herge­ stellt.

Die Anschlußflächen 2 können beispielsweise im Siebdruckver­ fahren auf die Leiterplatte 1 aufgebracht werden. Ebenso kön­ nen die restlichen Leiterbahnen der beiterplatte 1 in einem Arbeitsgang zusammen mit den Anschlußflächen 2 im Siebdruck­ verfahren aufgebracht werden.

Es genügt allerdings, wenn nur die Anschlußflächen 2 im Be­ reich der Drucktaste 3 aus einem weichelastischen Material hergestellt sind, während die restlichen Leiterbahnen aus ei­ nem harten, elektrisch leitenden Metall, wie Kupfer, Gold, Silber usw., hergestellt sind.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung dargestellt, wobei Elemente gleicher Kon­ struktion oder Funktion dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 tragen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Drucktaste 3 ledig­ lich ein dünne, elektrisch leitende Metallschicht 8 (Fig. 2) auf, die an der Drucktaste 3 befestigt ist und somit die Stirnfläche 4 der Drucktaste 3 bildet.

Für die Erfindung ist es unwesentlich, wie dick die Metall­ schicht 8 ausgebildet ist. So kann die gesamte Drucktaste 3 vollmassiv aus Metall als Metallschicht 8 hergestellt sein. Wesentlich hingegen ist, daß die Drucktaste 3 an ihrer Stirn­ fläche 4 elektrisch leitend ausgebildet ist. Somit wird si­ cher eine Schaltfunktion durchgeführt, sobald die Stirnfläche 4 auf den Anschlußflächen 2 aufliegt.

Durch die nachgiebigen, weichelastischen Anschlußflächen 2 wird ein Abnutzen der Anschlußflächen 2 vermindert, da diese durch das Niederdrücken der Drucktaste 3 zwar verformt, aber nach Nachgeben des Drucks auf die Anschlußflächen 2 in ihre ursprüngliche Form wieder zurückkehren. Dies wird durch das weichelastische und federnde Material der Anschlußflächen 2 gewährleistet.

Die Drucktaste 3 und das Gehäuse 5 können beispielsweise aus Silikon, aus Polycarbonat oder aus Polybutylenterephtalat hergestellt sein, die je nach Anforderung durch Glasfasern mechanisch verstärkt sein können. Als Leiterplatte 1 können herkömmliche Leiterplatten, beispielsweise aus FR4^® verwendet werden.

Als Material für die Anschlußflächen 2 können Polymere (Kunststoffe oder Gummi) verwendet werden, die durch einge­ brachte Silberpartikel elektrisch leitend gemacht werden. Po­ lymere können in Form einer weichelastischen Leitpaste durch Druckverfahren, wie Siebdruck, oder durch Dispensen mit Na­ deldüsen auf die Leiterplatte 1 aufgebracht werden. Die Dicke der Anschlußflächen 2 liegt im Bereich kleiner als 1 mm (üblicherweise etwa 100 µm).

Eine solche Schaltvorrichtung ist vorteilhafterweise in ihren Abmessungen sehr gering. Dadurch eignet sich diese Schaltvor­ richtung besonders für den Einsatz als Tastschalter bei trag­ baren Fernbedienungen, wie sie beispielsweise für fernbedien­ bare Schließsysteme eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Die Schaltvorrichtung kann auch für sogenannte Smart Cards (scheckkartengroße Chipkarten mit Drucktasten) verwendet wer­ den.

Bei Betätigen der Drucktaste 3 wird ein Schaltsignal ausge­ löst, das durch die Schaltung auf der Leiterplatte 1 ausge­ wertet wird. Wenn die Drucktaste 3 als Ver- und/oder Entrie­ gelungstaste vorgesehen ist, so wird nach Betätigen der Drucktaste 3 ein Codesignal ausgesendet, durch das nach Emp­ fang im Kraftfahrzeug das Ver- bzw. Entriegeln der Fahrzeug­ türen gesteuert wird.

Mit der Drucktaste 3 können auch Komfortfunktion, wie Schlie­ ßen oder Öffnen der Fenster, Einstellen der Sitze, Einschal­ ten der Heizung, usw. fernbedient gesteuert werden.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung kann auch für andere Zwecke verwendet werden, und zwar überall dort, wo Schaltvor­ richtungen mit geringen Abmessungen bei geringem Verschleiß benötigt werden.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung hat den Vorteil, daß sie einfach aufgebaut und einfach herzustellen ist. So kann beispielsweise das Gehäuse 5 zusammen mit der Drucktaste 3 in einem Arbeitsgang durch ein Gießverfahren, wie beispielsweise Spritzguß, hergestellt werden. Vorteilhaft wird dabei das Ge­ häuse 5 im Bereich der Drucktaste 3 weichelastisch und anson­ sten hartelastisch ausgebildet. Somit wird das Gehäuse 5 dicht gegen äußere Einflüsse, wie Staub oder Flüssigkeiten. Falls das Gehäuse 5 elektrisch leitend ist (durch leitfähige Partikel oder durch Metallgehäuse), so ist es auch vor elek­ tromagnetischer Strahlung störsicher.

Wenn die Drucktaste 3 aus einem harten Material, wie Metall besteht, so kann die Drucktaste 3 beim Spritzgießen in das Spritzgußwerkzeug eingelegt und somit in das Gehäuse 5 inte­ griert werden. Das Gehäuse 5 kann auch als sogenannte "drei­ dimensionale Leiterplatte" verwendet werden. Solche Leiter­ platten sind der Fachwelt auch unter der Bezeichnung "MID-Leiterplatten" (Molded Interconnected Device) bekannt. Bei einem solchen Gehäuse 5 kann die Drucktaste 3 mit ihrer Me­ tallschicht 8 besonders einfach hergestellt werden.

Claims (6)

1. Elektrische Schaltvorrichtung mit

• - einer Drucktaste (3), die zumindest an einer Stirnfläche (4) elektrisch leitend ausgebildet ist, und mit
• - einer Leiterplatte (1) mit zumindest zwei elektrisch lei­ tenden Anschlußflächen (2), auf denen die Stirnfläche (4) der Drucktaste (3) aufliegt, wenn die Drucktaste (3) nie­ dergedrückt wird, wodurch ein Schaltsignal infolge einer elektrischen Verbindung der beiden Anschlußflächen (2) er­ zeugt wird,
  dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflächen (2) aus einem elastischen Material auf der Leiterplatte (1) aufgebracht sind.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (4) durch eine elektrisch leitende Me­ tallschicht (8) gebildet wird, die an der Drucktaste (3) be­ festigt ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste (3) aus einem elektrisch isolierenden Ma­ terial hergestellt ist, in das elektrisch leitende Partikel (7) eingebettet sind, wodurch auch die Stirnfläche (4) der Drucktaste (3) elektrisch leitend wird.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucktaste (3) vollmassiv aus elektrisch leitendem Material hergestellt ist und an einem Gehäuse (5) befestigt ist.

5. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußflächen (2) aus einer elastischen Leitpaste hergestellt sind, die durch ein Druck­ verfahren oder durch Dispensen auf die Leiterplatte (1) auf­ gebracht sind.

6. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) durch ein Gieß­ verfahren hergestellt ist und im Bereich der Drucktaste (3) elastisch ausgebildet ist.